基于LSTM网络的单台仪器地震烈度预测模型

烈度是地震预警系统的关键产出.如何实现快速预测目标场址的地震烈度是地震预警方法技术研究中的核心问题.本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的单台仪器地震烈度的预测模型(LSTM-Ⅰ).该模型以一个台站观测到地震动参数的时间序列特征为输入, 实现动态预测该台站可能遭受的最大烈度.选取了日本K-NET台网记录的102次地震的5103条强震加速度记录训练了神经网络, 利用89次地震的3781条数据检验了模型的泛化能力.利用准确率、漏报率以及误报率三个评价指标评价了LSTM-Ⅰ模型的性能.结果表明, 当采用P波触发后3 s的序列进行预测时, 模型出现漏报的概率为46.78%, 出现误报的概率为1.25%;当采用P波触发后10 s的序列进行预测时, 模型出现漏报的概率大幅降低到17.6%, 出现误报的概率降低到1.14%.结果表明LSTM-Ⅰ模型很好把握住了时间序列中蕴含的特征.进一步基于LSTM-Ⅰ模型评估了Ⅵ度下台站所能提供的预警时间.本文模型能够提供的预警时间与P-S波到时差接近, 说明LSTM-Ⅰ模型具有较高的时效性.

     

地震烈度的模糊预测模型

在我国,地震烈度预测是合理选择工程场地设防标准的基础.现行地震烈度区划图所提供的基本烈度是指100年内,在一般场地条件下可能发生的最大烈度.从定义本身及编图过程看,在一定程度上考虑了地震发生的随机性,只是提供的基本烈度没有明确的概率标准而已.目前较为流行的地震危险性分析可以给出建立在概率水准上的烈度值.众所周     

面向地震烈度仪的现地地震动预测模型的构建与验证

利用初期P波预警参数构建现地地震动预测模型,使其在达到设定阈值时快速发出报警信息,是现地地震预警系统面临的一个关键问题,直接关系到发布信息的准确性和及时性。针对地震烈度仪基于微机电系统传感器记录到的数据质量较差,通过两次积分获取的位移存在较大偏差,会引起更多的误报和漏报,本文采用不同阶数(1—4阶)的巴特沃斯滤波器,分别构建了基于P波3 s和全P波段数据的位移幅值PD、速度幅值PV和加速度幅值PA与地震动峰值速度PGV和峰值加速度PGA的现地地震动预测模型,然后利用收集到的川滇示范预警网地震事件记录进行验证。结果表明,对于地震烈度仪微机电系统传感器的记录,采用1阶巴特沃斯滤波器处理、基于全P波段波形拟合获取到的PV与PGV的相关性和PA与PGA的相关性为两种最优现地地震动预测模型。具体应用时,应同时利用两种或两种以上的统计关系进行现地地震动预测,并将实际地震动观测值作为额外的判定条件,以降低误报率和漏报率。     

基于MapInfo的地震烈度发生概率计算方法

本文详细介绍使用MapBasic语言编制,基于离散化后预测单元各震级档的地震发生概率,计算场点地震烈度发生概率的程序。通过交换求和方式,简化了计算程序。以四川省为例,计算四川区域范围内地震烈度年发生概率,结果以网格点(0.1°×0.1°网格)和乡镇形式给出。计算结果直接用于GIS数据库平台的管理,为地震危险性分析程序与GIS的结合打下一定的基础。     

国家地震烈度速报与预警工程建设进展

2010年1月,中国地震局启动国家地震烈度速报与预警工程项目立项建议书编制工作,2015年经国务院常务会议同意后获批,历经可行性研究、初步设计等,于2018年启动项目建设,并计划2023年投入运行,开展试服务。随着项目的实施,在台站观测系统建设、中心建设与集成、定制化软件研发、服务系统建设与拓展等方面取得重要进展。本文结合预警工程的目标、主要内容、技术体系等情况,对预警工程进展进行了介绍,随着项目的建设,部分地区已经开始对外开展地震预警试服务工作,工程完成后将成为我国防震减灾事业核心业务系统。     

中国历史地震烈度表研究

在比较分析以往烈度表的基础上,着重增加了社会反响标志;对Ⅹ-Ⅻ度的房屋建筑物和地表现象标志进行了调整与补充,完善了作为12阶烈度表相应的《中国历史地震烈度表》.文中对烈度表的各项标志作了简要说明,并列举了国内外10次历史地震事件的评定实例.本文提出的历史地震烈度表,保持了以往烈度表的适用性与一致性.     

基于单台P波记录的快速自动地震定位方法研究

提出了一种仅基于单台P波到达后1秒数据的包络特征、最大振幅及P波段地震信号的偏振特性来进行地震快速定位的改进模型和方法。选取山东地震台网58例单台1s的P波记录进行快速定位,并与台网定位结果进行比较,结果表明该方法是有效的,为进一步缩短地震预警时间提供了可能。     

国家中心地震烈度速报与预警技术平台

震后快速获取发震信息和灾区受灾情况,对于降低生命和财产损失、震后灾害评估和救援决策至关重要。得益于国家地震烈度速报与预警工程的实施,中国地震台网中心建立了国家中心地震烈度速报与预警技术平台。通过该平台汇集并交换全国预警实时波形,分析、判断、加工实时波形数据,及时产出地震预警、烈度速报、地震基本参数和震源参数等信息产品,并将其推送到紧急信息服务系统,实现秒级地震预警、分钟级参数速报和烈度速报,在泸定 M_S6.8 等强震袭来时均成功发布预警信息,为防震减灾及应急救援等提供有力保障。本文详细介绍该平台的整体情况及其所包含的分系统功能,并讨论目前平台的技术特性和需要改进的问题。     

强震记录与地震烈度的仪器测定实例

“十五”期间,四川强震台网将达到211个子台的规模。若仅按强震观测最基本的技术目标,用足够长的时间收集足够多的强震记录为抗震设计理论服务,显然未能尽其投资潜力。为此,我们将中国地震局工程力学研究所固化在该所GDQJ-1A数字强震仪内的烈度模式识别算法提取到台网中心计算机的后台,使“十五”建设采用的所有强震仪均“升级”成为可以现场测定地震烈度的设备。本文以2005年1月5日马尔康日部5.0级地震为例,展开强震台网的烈度测定和震灾快速评估。     

水库地震烈度衰减的研究

水库地震由于具有震源浅、震级小但破坏较同等级的天然地震重的特点,其地震烈度衰减关系在水库地震灾害预测中有着十分重要的研究意义。然而,由于水库地震事件数量少,历史震例往往缺乏地面烈度调查资料,这给研究工作带来了相当大的难度。为了解决资料不足的问题,文中采用聚类分析的方法,从丰富的天然地震中选择可与水库地震灾害类比的震例,把其烈度资料引入衰减模型进行回归分析,得到了新的地震烈度衰减关系;并与已有的研究成果和天然地震的烈度衰减进行比较,证明了这种方法具有合理性,所得到的水库地震烈度在近场普遍比天然地震烈度高,但由于加入了天然地震资料使得结果比已有水库地震烈度衰减慢且震中烈度稍低     

地震烈度异常研究的若干进展

首先总结了地震烈度及其异常的特点;其次在分析多个烈度异常区震害资料的基础上,从地形条件、土层特性、断层、土层结构及地下水位等五方面详细分析和总结了烈度异常的形成原因和分布规律;最后从宏观考察、现场测试,强震记录分析,以及数值模拟三方面对烈度异常的研究进展进行了系统总结.总的来说,现阶段对烈度异常现象的研究还不全面,大多是基于宏观震害资料、区域地质构造及局部场地条件等方面的研究,研究成果不能全面充分地解释烈度异常的原因,且对异常现象的定性分析较多,缺少一定的定量分析,特别是缺乏基于强震记录的定量分析.文中对进一步研究烈度异常的形成原因、分布规律及震害影响提出了建议,对下一步开展地震烈度异常方面的研究工作具有重要的参考价值.     

地震烈度异常研究的若干进展

首先总结了地震烈度及其异常的特点; 其次在分析多个烈度异常区震害资料的基础上, 从地形条件、 土层特性、 断层、 土层结构及地下水位等五方面详细分析和总结了烈度异常的形成原因和分布规律; 最后从宏观考察、 现场测试, 强震记录分析, 以及数值模拟三方面对烈度异常的研究进展进行了系统总结. 总的来说, 现阶段对烈度异常现象的研究还不全面, 大多是基于宏观震害资料、 区域地质构造及局部场地条件等方面的研究, 研究成果不能全面充分地解释烈度异常的原因, 且对异常现象的定性分析较多, 缺少一定的定量分析, 特别是缺乏基于强震记录的定量分析. 文中对进一步研究烈度异常的形成原因、 分布规律及震害影响提出了建议, 对下一步开展地震烈度异常方面的研究工作具有重要的参考价值.     

日本仪器烈度计算3种方法对比

地震发生时的仪器烈度计算和震后的烈度速报对于地震预警系统以及震后救援具有重要的意义。仪器烈度计算速度的改善和计算结果的准确度对于整个预警过程都十分重要。日本仪器烈度计算方法的发展主要经过了3个阶段:1996年气象厅仪器烈度计算方法,2008年实时仪器烈度计算方法以及2013年实时仪器烈度计算方法。本文详细阐述了这3种烈度计算方法,并且采用2011年3月11日东日本9.0级地震的数据,对比分析了3种方法所得到的仪器烈度,发现2013年方法比1996年气象厅仪器烈度在计算速度上具有一定的优势;相比较于2008年的实时仪器烈度,2013年方法计算得到的实时仪器烈度更接近于1996年气象厅仪器烈度。      

不同地震动参数与地震烈度相关性对比研究

本文以美国加州3次破坏性地震和2008年中国汶川Ms8.0地震中所获得的强震记录作为数据源,应用最小二乘法进行线性回归,得到了不同地震动参数与烈度间的相关性.统计发现,在地面加速度峰值、地面速度峰值等16种描述地震动强度的参数中,烈度识别正确率及相关性最好的两个参数分别是标准累积绝对速度和谱烈度.     

地震动参数与地震烈度的多元回归研究

建立合理的地震烈度与地震动参数之间的对应关系,在工程抗震及烈度速报中有着十分重要的作用,文中以美国加州3次破坏性地震和我国今年来6次地震中所获得的强震记录作为数据源,应用最小二乘法进行线性回归,得到了不同地震动参数与烈度间的相关性.经统计发现,在地面加速度峰值、标准累计绝对速度等12种描述地震动强度的参数中,各种参数在...     

周至两次地震烈度异常的研究

周至1988年ML4.3和1993年ML3．6级地震都在100km以外的柞水县城形成了高烈度异常区,从区域地质构造、场地条件和介质品质因子分布等方面研究了这一现象。结果表明：这两次地震造成的柞水高烈度异常与该区域地质构造、介质品质因子分布和柞水县城的局部地形条件密切相关。     

近场P波频谱分布及震级确定方法

通过研究国内12个4~7级地震的近场P波前3秒加速度波形记录的频谱分布, 我们发现, 对于较大的地震, 近场通常接收到的低频信息比较稳定, 尤其是1 Hz以下的信号。 通过对3秒初至P波震相加速度记录的低频窄带滤波及对传统震级公式的改造, 我们得到了4个低频段的震级计算公式M₁, M₂, M₃, M₄及预警震级计算结果M_n。 将其应用到日本13个4~7级的地震中, 并对比目前主流Pd震级计算方法, 我们的结果离散度与可靠性更好。 因此, 可认为我们得到的震级公式是较可靠的一种估算近场震级的方法, 并且可以应用到地震预警中。